DE60021077T2 - DEVICE AND METHOD FOR SAMPLING - Google Patents
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Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung ist auf Vorrichtungen und Verfahren zur Probenabgabe gerichtet. Spezieller ist die Erfindung auf Vorrichtungen und Verfahren zur automatischen mikrodimensionierten Probenabgabe an chemische Reagenzien und/oder Analysenvorrichtungen gerichtet.The The present invention is directed to apparatus and methods for sample delivery directed. More particularly, the invention is to devices and methods for automatic microdimensioned sample delivery to chemical Reagents and / or analytical devices directed.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Verfahren zur Ausführung von chemischen Reaktionen erfordern häufig mehrere Schritte in mehreren Reaktionsgefäßen, einschließlich ein umfassendes Handhaben von Reagenzien. Diese Beschränkungen können zu experimentellem Fehler, Verunreinigung und einem Risiko einer Einwirkung von gefährlichen Substanzen auf Laborarbeiter führen.method for execution Of chemical reactions often require several steps in several Reaction vessels, including one comprehensive handling of reagents. These restrictions can to experimental error, contamination and a risk of Exposure to dangerous Lead substances to laboratory workers.
Die US-A-4906344 offenbart eine thermische Technik zur Volumenfluidbewegung bei einer Kapillarelektrophorese. Die US-A-4979365 offenbart einen elektrothermisch betriebenen Aktuator.The US-A-4906344 discloses a thermal technique for volume fluid movement in capillary electrophoresis. US-A-4979365 discloses a electrothermally operated actuator.
Analysentechniken erfordern typischerweise ein hohes Maß an Arbeit und die Verwendung von komplizierten Vorrichtungen. Außerdem beinhalten viele chemische Labor- und Industrieprozesse die Verwendung von verhältnismäßig großen Volumina von Reagenzien und mehreren Laborinstrumenten. Z.B. erfordern typische großdimensionierte Immunoassays die Verwendung von Pipetten, Reaktionsgefäßen und Reaktionskammern. Siehe z.B. Mattiasson et al., Proc. Int. Symp. on Enzyme-Labeled Immunoassay of Hormones and Drugs (Pal, S., Hersg., Walter de Gruyter, Berlin (1978), S.91). Solche Prozesse können ungeachtet der Größe der Reaktion auch mehrere Schritte erfordern. Demgemäß gibt es eine Möglichkeit für eine verringerte Genauigkeit aufgrund der Einführung von Verunreinigungen, Volumenungenauigkeiten und geringer Reproduzierbarkeit. Diese Anwendungen gravierend, bei denen biologische Proben, wie z.B. Immunoassays, Polynucleotidamplifikationen oder Hybridisierungen, analysiert werden.analysis techniques typically require a high level of work and use of complicated devices. In addition, many include chemical Laboratory and industrial processes the use of relatively large volumes of Reagents and several laboratory instruments. For example, require typical oversized Immunoassays the use of pipettes, reaction tubes and Reaction chambers. See, e.g. Mattiasson et al., Proc. Int. Symp. on Enzyme-Labeled Immunoassay of Hormones and Drugs (Pal, S., Hersg., Walter de Gruyter, Berlin (1978), p.91). Such processes can be ignored the size of the reaction too require several steps. Accordingly, there is a possibility for one reduced accuracy due to the introduction of impurities, Volume inaccuracies and low reproducibility. These applications serious in which biological samples, such as e.g. immunoassays Polynucleotide amplifications or hybridizations.
Kürzlich sind Anstrengungen unternommen worden, um chemische Prozesse zu modernisieren, um Kosten zu reduzieren, eine Genauigkeit zu erhöhen und Reaktionsausbeuten zu verbessern. Z.B. sind Kapillarelektrophoresetechniken vorschlagen worden, um eine Auflösung bei Immunoassays zu erhöhen. Verschiedene Versuche sind unternommen worden, um andere übliche Analysentechniken, wie z.B. die Polymerasekettenreaktion (PCR), zu verbessern. Z.B. berichtet das US-Patent 5,273,907 über eine mit PCR-Reagenzien vorbeladene Kapillare, die verwendet wird, um eine Probe an die Reagenzien zur DNA-Amplifikation abzugeben. Ähnlich beschreibt die internationale Patentveröffentlichung WO93/22058 ein mikrodimensioniertes Gerät zur Ausführung von PCR. In diesem Fall werden PCR-Reagenzien von einer ersten Kammer durch Bewegung von Materialien durch Kanäle in einem Mikrochip mit einer Probe in einer zweiten Kammer gemischt.Recently Efforts have been made to modernize chemical processes Reduce costs, increase accuracy and reaction yields to improve. For example, capillary electrophoresis techniques have been suggested for a resolution to increase in immunoassays. Various attempts have been made to use other common analytical techniques, such as. the polymerase chain reaction (PCR). For example, For example, U.S. Patent 5,273,907 reports one with PCR reagents preloaded capillary, which is used to send a sample to the Reagents for DNA amplification leave. Similar describes International Patent Publication WO93 / 22058 micro-sized device for execution from PCR. In this case, PCR reagents are from a first chamber by moving materials through channels in a microchip with one Sample mixed in a second chamber.
Es gibt einen Bedarf im Stand der Technik an Verfahren und Vorrichtungen, die die Arbeit, Kosten, biologische Gefährdungsexposition und Kompliziertheit, die mit einer mikrodimensionierten Probenabgabe für chemische Reaktionen und Analysentechniken verbunden ist, verringern. Die vorliegende Erfindung spricht diesen Bedarf an.It There is a need in the art for methods and devices, the work, costs, biohazardous exposure and complexity, those with a micro-sized sample delivery for chemical Reactions and analysis techniques is reduced. The The present invention addresses this need.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es sind nun Vorrichtungen und Verfahren entwickelt worden, um automatisch eine Probe an ein Reaktionsgefäß, ein Analysengerät oder eine beliebige Stelle abzugeben, wo eine Probeneinführung oder -ablagerung erwünscht ist. Allgemein gesprochen, betrifft die Erfindung ein thermisch gesteuertes mikrodimensioniertes Probenabgabesystem und ein Verfahren zu seiner Verwendung. Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgabe einer Probe an einen Kanal, in dem chemische Reaktionen auftreten.It Now devices and methods have been developed to automatically a sample to a reaction vessel, an analyzer or a deliver any location where sample introduction or deposition is desired. Generally speaking, the invention relates to a thermally controlled microdimensional sample delivery system and a method for his Use. An embodiment The invention comprises an apparatus and a method for dispensing a sample to a channel where chemical reactions occur.
Ein Probenabgabesystem der Erfindung, wie durch Anspruch 1 definiert, umfasst im Allgemeinen ein Gehäuse, das einen Kanal, z.B. eine Kapillare, begrenzt, und ein Temperaturregelgerät in thermischer Verbindung mit dem Kanal. Der Kanal ist an einem Ende verschlossen und enthält eine Öffnung zur Einführung einer Probe. Das verschlossene Ende ist typischerweise mit dem Temperaturregelgerät verbunden. Das Temperaturregelgerät kann eine thermoelektrische Erwärmungsvorrichtung, wie z.B. ein Peltierelement, zum Erwärmen und Kühlen eines thermisch expandierbaren Fluids im Kanal sein. Das Temperaturregelgerät kann auch ein temperaturgeregeltes Fluid umfassen, das in thermischer Verbindung mit dem Kanal steht.One A sample delivery system of the invention as defined by claim 1, generally includes a housing, one channel, e.g. a capillary, limited, and a temperature control unit in thermal Connection with the channel. The channel is closed at one end and contains an opening for the introduction a sample. The closed end is typically connected to the temperature control device. The temperature control device a thermoelectric heating device, such as. a Peltier element, for heating and cooling a thermally expandable Be fluids in the channel. The temperature control device can also be a temperature-controlled Include fluid which is in thermal communication with the channel.
Ein Probenabgabesystem der Erfindung umfasst vorzugsweise ein Array von unabhängigen Kanälen, so dass mehrere Proben gleichzeitig abgegeben werden können. Die Kanäle sind häufig Kapillaren, die nichtbenetzbare Oberflächen aufweisen können. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Kanäle Kapillaren, die darin mindestens ein chemisches Reagens unbeweglich gemacht aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Reagens in einer Kapillare durch Immobilisierung z.B. durch Trocknen des Reagens auf den Wänden der Kapillare vorbeladen. Reagenzien können auch durch Absorption in einem Pfropfen von Material, wie z.B. Baumwolle, der in der Kapillare platziert ist, unbeweglich gemacht sein. Reagenzien sind typischerweise auf den Kapillarwänden in einer oder mehreren diskreten Stellen unbeweglich gemacht.A sample delivery system of the invention preferably comprises an array of independent channels so that multiple samples can be dispensed simultaneously. The channels are often capillaries which may have non-wettable surfaces. In another embodiment of the invention, the channels are capillaries having immobilized therein at least one chemical reagent. In a preferred embodiment, a reagent in a capillary is preloaded by immobilization eg by drying the reagent on the walls of the capillary. Reagents can too by immobilization in a plug of material such as cotton placed in the capillary. Reagents are typically immobilized on the capillary walls in one or more discrete locations.
Eine andere Ausführungsform des Probenabgabesystem umfasst ein zweites Temperaturregelgerät. Das zweite Temperaturregelgerät kann zum Erwärmen und/oder Kühlen der Probe und Reagenzien in der Kapillare positioniert sein. Das zweite Temperaturregelgerät umfasst vorzugsweise eine erste Leitung zum Erwärmen und eine zweite Leitung zum Kühlen. Das zweite Temperaturregelgerät ist deshalb angepasst, um die Temperatur in einem diskreten Teil der Kapillare, typischerweise in Richtung auf das offene Ende der Kapillare, zu steuern. D.h., das zweite Temperaturregelgerät sollte keine Temperaturänderungen des Fluids oder Gases in der Nähe des verschlossenen Endes der Kapillare verursachen. Zu diesem Zweck kann ein Probenabgabesystem auch eine Isoliertrennwand in der Kapillare enthalten, um dabei zu helfen, ein Probenvolumen in der Kapillare stationär zu halten.A other embodiment the sample delivery system includes a second temperature control device. The second Temperature control device can be used for heating and / or cooling the sample and reagents are positioned in the capillary. The second temperature control device preferably comprises a first conduit for heating and a second conduit for heating Cool. The second temperature control device is therefore adjusted to the temperature in a discrete part the capillary, typically towards the open end of the Capillary, to control. That is, the second temperature control device should no temperature changes of the fluid or gas near the cause the capillary to close. To this end For example, a sample delivery system can also have an isolation partition in the capillary included to help with a sample volume in the capillary stationary to keep.
Demgemäß kann die örtliche Temperatur einer Reaktion zwischen Reagenzien und Probe durch ein zweites Temperaturregelgerät ohne Bewegen der Probe in der Kapillare oder durch Bewegen des zweiten Temperaturregelgeräts entlang der Kapillare gesteuert werden. Ein Probenabgabesystem der Erfindung kann mehr als zwei Temperaturregelgeräte enthalten. Jedoch kann ein einziges Temperaturregelgerät verwendet werden, um sowohl die ganze Kapillare als auch diskrete Stellen zu erwärmen und/oder zu kühlen. Ein Probenabgabesystem der Erfindung kann mehr als zwei Temperaturregelgeräte enthalten.Accordingly, the local Temperature of a reaction between reagents and sample through a second temperature control device without moving the sample in the capillary or by moving the second Temperature control device controlled along the capillary. A sample delivery system of Invention may contain more than two temperature control devices. However, one can single temperature control device be used to both the whole capillary and discrete Bodies to warm and / or to cool. A sample delivery system of the invention may include more than two temperature controllers.
Verfahren der Erfindung, wie in den Ansprüchen 7 und 10 definiert, sorgen für die Abgabe einer Probe an vorher angeordnete Reagenzien in einem Kanal, an eine Eingabeöffnung eines Analysengeräts oder an eine andere Stelle, wo die Probe oder ihre Reaktionsprodukte gewünscht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform erwärmt ein Temperaturregelgerät in Verbindung mit einer Kapillare das Gas in der Kapillare, so dass das Volumen, das durch das Gas eingenommen wird, ansteigt, wodurch sein Druck zunimmt. Diese Zunahme im Volumen und Druck zwingt Gas durch die Kapillaröffnung. Die Öffnung der Kapillare wird dann einer Probe ausgesetzt, z.B. indem das offene Ende in eine flüssige Probe untergetaucht wird. Beim Kühlen kontrahiert das Volumen von Gas, das im Kanal zurückbleibt, und der Druck in der Kapillare nimmt ab. Als Folge wird eine Aliquote einer Probe in die Kapillare gezogen, um den Volumenhohlraum zu füllen, der durch das kontrahierende Gas zurückgelassen wird. Bei ausreichender Kühlung wird die Probe weit genug in die Kapillare gezogen, um mit chemischen Reagenzien, die darin angeordnet sind, Kontakt zu machen, wenn vorhanden.method of the invention as in the claims 7 and 10 defined, take care of the delivery of a sample to pre-arranged reagents in a channel, to an input port an analyzer or to another location where the sample or its reaction products required become. In a preferred embodiment, a heated Temperature control device in conjunction with a capillary, the gas in the capillary so that the volume occupied by the gas increases, thereby his pressure increases. This increase in volume and pressure forces gas through the capillary opening. The opening the capillary is then exposed to a sample, e.g. by the open End in a liquid Sample is submerged. When cooling contracts the volume of gas remaining in the channel and the pressure in the capillary decreases. As a result, an aliquot a sample drawn into the capillary to the volume cavity to fill, which is left behind by the contracting gas. If sufficient cooling The sample is drawn far enough into the capillary to contact with chemical Reagents that are arranged to make contact, if any.
Produkte der Reaktion, wenn vorhanden, können aus der Kapillare entfernt werden, indem das Gas in der Nähe des verschlossenen Endes in der Kapillare erwärmt wird. Alternativ kann die in die Kapillare gezogene Probe aus der Kapillare entfernt werden, ohne dass eine Reaktion auftritt, und an einen anderen Reaktionsort, Kapillare, Analysengerät oder irgendwohin, wo eine Probenablagerung gewünscht wird, abgegeben werden.Products the reaction, if any, can be removed from the capillary by placing the gas close to the capillary Finally heated in the capillary becomes. Alternatively, the drawn into the capillary sample from the Capillaries are removed without any reaction, and to another reaction site, capillary, analyzer or somewhere, where a sample deposit desired will be delivered.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein Probenabgabesystem der Erfindung verwendet, um eine Probe in eine Probenanalysenvorrichtung einzuführen, wie in der in gemeinsamem Besitz befindlichen US-A-6375817 offenbart, die hierin durch Bezug aufgenommen wird. Eine Probenanalysenvorrichtung (oder Probenpfropfenbildungsgerät) umfasst im Allgemeinen eine Struktur, die zwei Kanäle begrenzt, die sich unter einem beliebigen Winkel kreuzen, um eine Verbindung (oder "Verbindungsstelle") zu bilden. Einer der Kanäle ist ein Probeneinführkanal mit einer Öffnung zur Einführung einer Probe. Der andere Kanal umfasst einen Trennkanal, in dem ein Medium angeordnet sein kann, das Komponenten trennen kann, von denen vermutet wird, dass sie in der Probe sind. Die Probenanalysenvorrichtung weist weiter eine Einrichtung zum Aufbringen eines ersten Druckunterschieds auf die Kanäle auf, so dass eine Probe in die Verbindung fließt. Anschließend bewegt ein zweiter Druckunterschied einen Teil der Probe in den Trennkanal zur Trennung und/oder Analyse. Mit den geeigneten Parametern und Steuerung der Druckunterschiede kann ein wohldefinierter Probenpfropfen gebildet werden.In another preferred embodiment For example, a sample delivery system of the invention is used to prepare a sample into a sample analyzer such as the one commonly owned US-A-6375817, incorporated herein by reference becomes. A sample analyzer (or sample plugger) comprises In general, a structure that limits two channels that are under at any angle to form a connection (or "joint"). one of the channels is a sample introduction channel with an opening for the introduction a sample. The other channel includes a separation channel in which a Medium can be arranged, which can separate components, of which it is suspected that they are in the sample. The sample analyzer further comprises means for applying a first pressure differential on the channels so that a sample flows into the connection. Then moved a second pressure difference part of the sample in the separation channel for separation and / or analysis. With the appropriate parameters and Control of pressure differences can be a well-defined sample plug be formed.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur schnellen, genauen, automatischen Abgabe von Proben an eine Analyseninstrumentenausrüstung oder an chemische Reagenzien zur Durchführung von chemischen Reaktionen bereit. Bei Verwendung in Verbindung mit einer Probenanalysenvorrichtung, die oben beschrieben ist, kann die Reaktion und anschließende Analyse einer Probe ein vollautomatischer Prozess sein.consequently The present invention provides apparatus and methods fast, accurate, automatic dispensing of samples to an analytical instrument kit or to chemical reagents for carrying out chemical reactions ready. When used in conjunction with a sample analyzer, The above may be the reaction and subsequent analysis be a fully automatic process for a sample.
Die Erfindung wird bei Betrachtung der folgenden Zeichnungen, Beschreibung und Ansprüche besser verstanden.The Invention will become apparent upon consideration of the following drawings, description and claims better Understood.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Gleiche Bezugszeichen in respektiven gezeichneten Figuren zeigen entsprechende Teile an.Same Reference numerals in respective drawn figures show corresponding Parts on.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die Erfindung liefert im Allgemeinen ein Probenabgabesystem zur automatischen Abgabe einer Probe an Reagenzien zur Durchführung von chemischen Reaktionen und/oder an Analyseninstrumente zur Analyse von mikrodimensionierten Proben. Wie hierin verwendet, soll der Term "Probe" jegliche Quelle, von der vermutet wird, dass sie eine Komponente enthält, die zu detektieren oder zu identifizieren ist, oder eine beliebige potenziell reaktive chemische Einheit bedeuten. Eine Probe kann "unverdünnt" sein oder kann mit einem geeigneten Lösungsmittel verdünnt sein. Im Augenblick bevorzugte Proben umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, biologische Untersuchungsmaterialien, von denen vermutet wird, dass sie eine Komponente von Interesse enthalten. Proben, die zur Verwendung in der beanspruchten Erfindung geeignet sind, umfassen Körperfluide, wie z.B. Blut, Serum, Plasma, Urin, Zerebrospinalflüssigkeit, Saliva, Schweiß, Tränen, Samen, Vaginalflüssigkeit, Fruchtwasser und Aszitesflüssigkeit.The The invention generally provides a sample delivery system for automatic Delivery of a sample of reagents to carry out chemical reactions and / or analysis tools for the analysis of microdimensioned Rehearse. As used herein, the term "sample" is intended to mean any source suspected of that it contains a component, which is to be detected or identified, or any one potentially reactive chemical entity. A sample can be "undiluted" or can be used with a suitable solvent dilute be. Currently preferred samples include, but are not limited to biological specimens that are believed to be they contain a component of interest. Samples for use in the claimed invention include body fluids, such as. Blood, serum, plasma, urine, cerebrospinal fluid, Saliva, sweat, Tears, Seeds, vaginal fluid, Amniotic fluid and ascites fluid.
Allgemein gesprochen, umfasst ein Probenabgabesystem der Erfindung ein Gehäuse, das einen Kanal begrenzt, wie z.B. eine Kapillare. Der Kanal weist ein erstes Ende auf, das eine Öffnung zur Einführung einer Probe sein kann, und ein zweites Ende, das in Verbindung mit einer Volumenregeleinrichtung sein kann. Typischerweise ist ein Ende abgedichtet, wobei ein verschlossenes Ende des Kanals begrenzt wird. Eine Öffnung zur Einführung einer Probe in den Kanal ist vorzugsweise entgegengesetzt zum Ende des Kanals in Verbindung mit der Volumenregeleinrichtung, aber sie kann an einer beliebigen Stelle entlang dem Kanal vorliegen.Generally In other words, a sample delivery system of the invention includes a housing that a channel is limited, such as a capillary. The channel has one first end up, that one opening for the introduction a sample and a second end associated with may be a volume control device. Typically, one is End sealed, with a closed end of the channel is limited. An opening for the introduction a sample in the channel is preferably opposite to the end of the Channels in conjunction with the volume control device, but they can exist anywhere along the channel.
Die Volumenregeleinrichtung kann allgemein gesprochen eine Pumpe, eine Spritze, ein Pipettenballon, ein thermischer Regler oder eine andere Einrichtung zum Ändern des Volumens und/oder Drucks im Kanal sein. Wenn das Probenabgabesystem ein verschlossenes Ende aufweist, ist die Volumenregeleinrichtung vorzugsweise ein Temperaturregelgerät in thermischer Verbindung mit dem verschlossenen Ende des Kanals. Das Temperaturregelgerät expandiert und/oder kontrahiert, d.h. erwärmt und/oder kühlt, ein thermisch expandierbares Fluid, das in der Nähe des verschlossenen Endes im Kanal angeordnet ist. Eine Regelung der Temperatur des thermisch expandierbaren Fluids im Kanal bewegt eine Aliquote von Flüssigkeit, die häufig eine Probe von Interesse enthält, in den Kanal und aus dem Kanal heraus. Auf diese Weise kann eine definierte Probenmenge eine spezifische Strecke im Kanal bewegt werden, dann später aus dem Kanal ausgestoßen werden.The Volume control device can generally speaking a pump, a Syringe, a pipette balloon, a thermal regulator or another Facility for changing the volume and / or pressure in the channel. If the sample delivery system has a closed end, is the volume control device preferably a temperature control device in thermal communication with the closed end of the canal. The temperature control unit expands and / or contracted, i. heated and / or cool a thermally expandable fluid that is near the closed end is arranged in the channel. A regulation of the temperature of the thermally expandable Fluids in the channel move an aliquot of liquid, which is often a Contains sample of interest, into the canal and out of the canal. This way a can defined sample amount moves a specific distance in the channel be, then later ejected from the channel become.
Ein Probenabgabesystem der Erfindung kann auch ein oder mehrere chemische Reagenzien oder Sätze von chemischen Reagenzien aufweisen, die darin angeordnet oder unbeweglich gemacht sind. In diesen Ausführungsformen wird eine Probe durch den Kanal zur anschließenden chemischen Reaktion an die Reagenzien abgegeben. Wenn die chemische Reaktion bei einer Temperatur durchgeführt wird, die keine Umgebungstemperatur ist, kann ein zweites Temperaturregelgerät mit dem Kanal verbunden werden, um die geeigneten Reaktionsbedingungen zu liefern. Nach der Reaktion können die Reaktionsprodukte zur weiteren Reaktion und/oder Analyse aus dem Kanal ausgestoßen werden.One Sample delivery system of the invention may also include one or more chemical Reagents or phrases of chemical reagents disposed therein or immovable are made. In these embodiments is a sample through the channel for subsequent chemical reaction delivered to the reagents. If the chemical reaction at a Temperature performed If there is no ambient temperature, a second temperature control device may be connected to the Channel can be connected to the appropriate reaction conditions deliver. After the reaction can the reaction products for further reaction and / or analysis ejected from the channel become.
Demgemäß kann ein Probenabgabesystem der Erfindung verwendet werden, um zahlreiche Typen von chemischen Reaktionen durchzuführen und/oder eine Analyse von Proben zu fördern. Z.B. kann ein Probenabgabesystem bei Diagnoseanwendungen verwendet werden, wie z.B. einer Blutuntersuchung (z.B. um Blutkomponenten zu identifizieren oder DNA im Blut zu detektieren/identifizieren), Immunoassays (z.B., um die Anwesenheit eines spezifischen Antigens in einer Probe zu detektieren) und kolorimetrischen oder anderen Assays (z.B. radiochemischen, chemilumineszierenden oder Bindungsassays). Ein Probenabgabesystem der Erfindung kann in Anwendungen verwendet werden, um Toxine (z.B. Bakterien, Alkohol, Arzneimittel, Viren, Organismen, Metalle, nichtnormale Niveaus von physiologischen Chemikalien und dergleichen) oder andere Komponenten in einer Probe (z.B. einer biologischen oder Umweltprobe) zu detektieren. Zusätzlich kann ein Probenabgabesystem bei einer chemischen Synthese verwendet werden (z.B. bei der Herstellung von Arzneimitteln, Peptiden, Nucleotiden). Ein Probenabgabesystem kann auch bei zahlreichen Labortechniken verwendet werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Peptid- oder Nucleotidsequenzierung, Amplifikation und/oder Modifikation; Enzymscreening; und Rezeptor-Liganden-Reaktions-Screening, das z.B. eine Antikörper-Antigen-Reaktion verwenden kann.Accordingly, a sample delivery system of the invention may be used to perform numerous types of chemical reactions and / or to facilitate analysis of samples. For example, a sample delivery system may be used in diagnostic applications, such as a blood test (eg, to identify blood components or to detect / identify DNA in the blood), Im munoassays (eg, to detect the presence of a specific antigen in a sample) and colorimetric or other assays (eg, radiochemical, chemiluminescent, or binding assays). A sample delivery system of the invention may be used in applications to detect toxins (eg, bacteria, alcohol, drugs, viruses, organisms, metals, abnormal levels of physiological chemicals, and the like) or other components in a sample (eg, a biological or environmental sample). In addition, a sample delivery system can be used in chemical synthesis (eg, in the manufacture of drugs, peptides, nucleotides). A sample delivery system may also be used in a variety of laboratory techniques including, but not limited to, peptide or nucleotide sequencing, amplification and / or modification; Enzyme screening; and receptor-ligand reaction screening, which may use, for example, an antibody-antigen reaction.
Es versteht sich, dass die folgende Erörterung und Beispiele auf ein bevorzugtes thermisch gesteuertes Probenabgabesystem der Erfindung gerichtet ist, das eine Kapillare als den Kanal und ein Gas als das expandierbare Fluid verwendet. D.h. z.B., wenn hierin auf ein Gas Bezug genommen wird, ist es ein spezifischer Bezug auf einen Typ von thermisch expandierbarem Fluid, und die Verwendung des Terms "Gas" ist ein repräsentatives Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform, das verwendet wird, um die Lehren der Erfindung zu veranschaulichen. Jedoch lassen sich dieselben Prinzipien und Konzepte, die durch diese Beschreibung gelehrt werden, in gleicher Weise auf die Verwendung einer beliebigen Volumenregeleinrichtung, Kanal und/oder expandierbarem Fluid anwenden, die einem Fachmann bekannt sind.It It is understood that the following discussion and examples are intended to be a preferred thermally controlled sample delivery system of the invention which is a capillary as the channel and a gas as the expandable fluid is used. That e.g., as herein incorporated by reference Gas, it is a specific reference to a Type of thermally expandable fluid, and the use of the term "gas" is a representative Example of a preferred embodiment, used to illustrate the teachings of the invention. However, the same principles and concepts that come through this description will be taught in the same way to the use any volume control device, channel and / or expandable Apply fluid known to those skilled in the art.
Mit
Bezug auf
Die Kapillaren können wegwerfbar (d.h. zum einmaligen Gebrauch) oder wiederverwendbar sein. Die Kapillaroberfläche kann benetzbar oder nichtbenetzbar sein. In einer anderen Ausführungsform werden die Kapillarkanäle in die Oberfläche eines Substrats eingeätzt oder eingeformt. Obwohl ein Mikrochip typischerweise eine ebene Oberfläche aufweist, die mehrere Fortsätze und/oder Verbindungen von dem Chip notwendig machen kann, sind Fachleuten leicht Techniken und Materialien bekannt, um einen funktionalen Mikrochip zu fertigen, um die Erfindung anzuwenden.The Capillaries can disposable (i.e., for single use) or reusable be. The capillary surface may be wettable or non-wettable. In another embodiment become the capillary channels in the surface etched of a substrate or molded. Although a microchip is typically a flat one surface which has several extensions and / or may require connections from the chip are skilled in the art Easily known techniques and materials to make a functional Microchip to manufacture, to apply the invention.
Der Durchmesser und die Länge einer Kapillare können stark variieren, um die notwendigen Abmessungen bereitzustellen, um das notwendige Gesamtvolumen der Kapillare zu erzeugen. Typische Reaktionsvolumina der Erfindung sind geringer als etwa 30 Mikroliter (μL), sind aber vorzugsweise kleiner. Der Innendurchmesser jeder Kapillare liegt typischerweise in einem Bereich von etwa 5 μm bis etwa 1000 μm. Der Innendurchmesser einer Kapillare liegt vorzugsweise zwischen etwa 20 μm und 300 μm. Obwohl Abmessungen für eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche einer Kapillare bereitgestellt werden, werden ähnliche Querschnittsflächen für nichtkreisförmige Kanäle bevorzugt, wie z.B. rechteckige Kanäle mit einer Tiefe und einer Breite. Das offene Ende der Kapillare kann einen kleineren Durchmesser als der Rest der Kapillare aufweisen. Die Kapillare kann auch einen Innendurchmesser aufweisen, der entlang seiner Längsachse mehrmals variiert, um verschiedene "Zonen" entlang der Kapillare zu liefern. Obwohl mikrodimensionierte Proben bevorzugt und beschrieben sind, beschränkt dies in keiner Weise die Erfindung, da eine großdimensionierte Probenabgabe unter Verwendung der Prinzipien und Konzepte, die hierin offenbart sind, erzielt werden kann.Of the Diameter and length a capillary can vary widely to provide the necessary dimensions, to create the necessary total volume of the capillary. Typical reaction volumes of the invention are less than about 30 microliters (μL) but preferably smaller. The inner diameter of each capillary typically ranges from about 5 μm to about 1000 μm. The inner diameter a capillary is preferably between about 20 microns and 300 microns. Even though Dimensions for a substantially circular one Cross sectional area a capillary, similar cross-sectional areas are preferred for noncircular channels, such as. rectangular channels with a depth and a width. The open end of the capillary may have a smaller diameter than the rest of the capillary. The Capillary may also have an inner diameter that runs along its longitudinal axis varies several times to provide different "zones" along the capillary. Even though microdimensioned samples are preferred and described, this limits in no way the invention, since a large-sized sample delivery using the principles and concepts disclosed herein are, can be achieved.
Wieder
mit Bezug auf
Vorzugsweise kann das Temperaturregelgerät eine vorgewählte Temperatur in einem speziellen Zeitrahmen erreichen. Das Temperaturregelgerät ist vorzugsweise imstande, die vorgewählte Temperatur in einem Toleranzbereich von einer speziellen Reaktion für die erforderliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Folglich kann das Temperaturregelgerät jegliches geeignete kommerziell erhältliche oder kundenspezifisch hergestellte Erwärmungs- oder Kühlgerät sein, das Temperaturen erreichen kann, die erforderlich sind, um das thermisch expandierbare Fluid in einem Kanal zu expandieren und zu kontrahieren. Dieses spezielle thermisch expandierbare Fluid, das verwendet wird, um die Erfindung zu praktizieren, schreibt die notwendigen Temperaturen vor, die das Temperaturregelgerät erreichen muss.Preferably, the temperature control device may reach a preselected temperature in a particular time frame. The temperature control device is preferably capable of maintaining the preselected temperature within a tolerance range of a particular reaction for the required period of time. Thus, the temperature control device may be any suitable commercially available or custom made heating or cooling device that can achieve temperatures required to expand and contract the thermally expandable fluid in a channel. This particular thermally expandable fluid used to practice the invention prescribes the necessary temperatures that the temperature control device must reach.
Ein Temperaturregelgerät kann auch eine Hilfssteuereinrichtung, wie z.B. eine beliebige geeignete programmierbare Logiksteuereinrichtung auf Mikroprozessor-Basis, Personal-Computer-Steuereinrichtung oder dergleichen zur Prozesssteuerung umfassen. Eine geeignete Steuereinrichtung umfasst Merkmale, wie z.B. Programmierbarkeit, Zuverlässigkeit, Flexibilität und Dauerhaftigkeit. Die geeignete Steuereinrichtung umfasst verschiedene Eingangs/Ausgangs-Ports, die verwendet werden, um Verbindungen bereitzustellen, um das Temperaturregelgerät zu regeln, sowie Ventile zu öffnen und zu schließen, Fluide zu regeln und zuzumessen, unter anderen Merkmalen. Die Steuereinrichtung umfasst auch geeigneten Speicher, um Prozessvorschriften für eine gewünschte Anwendung zu speichern. Natürlich hängt der Steuereinrichtungstyp, der verwendet wird, von der speziellen Anwendung ab.One Temperature control device may also be an auxiliary control device, such. any suitable one microprocessor-based programmable logic controller, personal computer controller or the like for process control. A suitable control device includes features such as e.g. Programmability, reliability, flexibility and durability. The suitable control device comprises various Input / output ports used to provide connections around the temperature control unit to regulate, as well as to open valves and close Regulate and measure fluids, among other characteristics. The control device Also includes appropriate memory to process instructions for a desired application save. Naturally depends on that Controller type used by the specific application from.
Ein
Probenabgabesystem der Erfindung kann eine Isoliertrennwand
Eine Verwendung einer Isoliertrennwand trägt dazu bei, das thermisch expandierbare Fluid in der Nähe des verschlossenen Endes der Kapillare bei einer Temperatur unabhängig vom Rest der Kapillare zu halten, so dass eine Bewegung der Probe in der Kapillare im Wesentlichen durch das Temperaturregelgerät gesteuert wird. Auf diese Weise kann eine Reaktion bei nahezu jeglicher Temperatur an einer diskreten Stelle der Kapillare ausgeführt werden, ohne dass das Reaktionsflüssigkeitsvolumen aufgrund einer Expansion oder Kontraktion des thermisch expandierbaren Fluids bewegt wird.A Use of an insulated partition helps to achieve this thermally expandable fluid in the vicinity the closed end of the capillary at a temperature independent of Rest hold the capillary, allowing a movement of the sample in the Capillary essentially controlled by the temperature control device becomes. In this way, a reaction can take place at almost any temperature be carried out at a discrete point of the capillary, without the volume of reaction liquid due to expansion or contraction of the thermally expandable Fluids is moved.
Ein Isolator kann sich auch außerhalb der Kapillare befinden und in thermischer Verbindung mit ihr stehen. Der außen befindliche Isolator kann jegliches geeignete Material sein, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, die für die spezielle Anwendung geeignet ist. Der außen befindliche Isolator kann auch in thermischer Verbindung mit anderen Materialien stehen, die eine Temperatur ableiten. Ein außen befindlicher Isolator kann auch in Verbindung mit einer Isoliertrennwand verwendet werden.One Isolator can also be outside the capillary and are in thermal communication with her. The outside insulator may be any suitable material that a high thermal conductivity that has for the special application is suitable. The outside insulator can also be in thermal communication with other materials, the derive a temperature. An external isolator can also be used in conjunction with an insulating partition.
Mit
Bezug auf
Mehr als ein chemisches Reagens kann in einer Kapillare gleichzeitig vorhanden sein. D.h., zwei oder mehr chemische Reagenzien können in derselben Reaktionszone vorliegen, wodurch ein Satz von chemischen Reagenzien definiert wird. Jedoch können die zwei oder mehr chemischen Reagenzien in der Kapillare unabhängig räumlich voneinander beabstandet sein. Es versteht sich, dass die Verwendung des Terms "Satz" beim Beschreiben der chemischen Reagenzien eine oder mehrere Gruppierungen oder Verbindungen von Chemikalienreagenzien definieren soll und nicht notwendigerweise mehr als ein Reagens bedeuten soll.More as a chemical reagent can in a capillary simultaneously to be available. That is, two or more chemical reagents may be present in the same Reaction zone present, creating a set of chemical reagents is defined. However, you can the two or more chemical reagents in the capillary are independent of each other spatially be spaced. It is understood that the use of the term "sentence" when describing chemical reagents one or more moieties or compounds of chemical reagents and not necessarily should mean more than one reagent.
Jeder Satz von chemischen Reagenzien wird vorzugsweise in getrennten Ringen um die Kapillarwände getrocknet. Eine relative Platzierung der Reagenzien hängt von vielen Faktoren ab. D.h. die Abmessungen der Kapillare und des Flüssigkeitsvolumens der Reaktion beeinflussen die Platzierung der Reagenzien. Zusätzlich beeinflussen die Reaktionsbedingungen, einschließlich Temperatur und Menge von Reaktanten, die zur Reaktion oder Analyse benötigt werden, die Platzierung der Reagenzien in der Kapillare. Außerdem beeinflusst die Sequenz von Reaktionen, die durchzuführen sind, die Platzierung von Reagenzien, da ein Kontakt der Probe mit unbeweglich gemachten Reagenzien sequenziell auftritt, wenn sich die Probe in der Kapillare vom offenen Ende zum verschlossenen Ende, dann zurück aus dem offenen Ende bewegt.Each set of chemical reagents is preferably dried in separate rings around the capillary walls. Relative placement of the reagents depends on many factors. That is, the dimensions of the capillary and the liquid volume of the reaction affect the placement of the reagents. In addition, the reaction conditions, including temperature and amount of reactants needed for reaction or analysis, affect the placement of the reagents in the capillary. In addition, the sequence of reactions to be performed affects space reagents, as contact of the sample with immobile reagents occurs sequentially as the sample in the capillary moves from the open end to the closed end, then back out the open end.
Im der Erfindung nützliche Reagenzien können eine beliebige chemische Einheit sein, die potenziell mit einer Probe oder ihrer Komponente wechselwirkt. Da die Vorrichtungen und Verfahren der Erfindung in einer Fülle von chemischen Wechselwirkungen nützlich sind, sind die in der Erfindung nützlichen Reagenzien nur durch die Kenntnis eines Fachmanns beschränkt. Demgemäß umfassen Reagenzien z.B. ein Bindungsprotein, eine Nucleinsäuresonde, eine PNA-Sonde, ein Enzym, ein Substrat, einen Liganden, einen Rezeptor, einen Antikörper und/oder ein Antigen. Reagenzien können zusätzlich Puffer, Stabilisatoren, Tenside, Zusatzmittel, Arzneimittelträger, Träger, Haptene oder andere verträgliche Moleküle umfassen, die eine Reaktion mit Probenkomponenten fördern oder beeinflussen. Reagenzien können zur Detektion mit einer detektierbaren Einheit oder Markierung oder zur Eigenschaftsmodifizierung markiert sein. Bevorzugte Detektionsmarkierungen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, fluoreszierende, chemilumineszierende, radioaktive, massenspektrometrische- und kolorimetrische Markierungen. Bevorzugte Eigenschaftsmodifiziermarkierungen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Ladungsmodifiziermarkierungen, die die elektrophoretische Beweglichkeit eines Reagens ändern können und Bioerkennungs- oder chemische Erkennungsmarkierungen, die eine verbesserte analytische Selektivität fördern.in the useful in the invention Reagents can be any chemical entity that is potentially one Probe or its component interacts. As the devices and Method of the invention in a wealth of chemical interactions useful are, the reagents useful in the invention are only by limited knowledge of a person skilled in the art. Accordingly, reagents include e.g. a binding protein, a nucleic acid probe, a PNA probe, an enzyme, a substrate, a ligand, a receptor, an antibody and / or a Antigen. Reagents can additionally Buffers, stabilizers, surfactants, additives, excipients, carriers, haptens or other compatible molecules include, which promote a reaction with sample components or influence. Reagents can for detection with a detectable entity or label or be marked for property modification. Include preferred detection marks, but are not limited to fluorescent, chemiluminescent, radioactive, mass spectrometric and colorimetric labels. Preferred Property Modification Markers include, but are not limited to, charge modifier tags, which can change the electrophoretic mobility of a reagent and Bio-recognition or chemical recognition labels that have improved analytical selectivity promote.
Sonden, die in einem Probenabgabesystem nützlich sind, können eine beliebige Nucleotid-bindende Verbindung sein, wie z.B. eine Ribosonde, ein Polynucleotid oder eine PNA. Vorzugsweise ist die Sonde komplementär zu einer Targetsequenz, die in der Probe vorhanden ist. In gewissen Ausführungsformen können Sonden auch Bindungsproteine oder andere synthetische Konstrukte sein. Es wird vorgezogen, dass die Sonden detektierbar markiert sind. Bevorzugte Markierungen umfassen Radioisotrope, fluoreszierende oder kolorimetrische Markierungen, enzymatische Markierungen und Molekulargewichtsmarkierungen, sowie andere nützliche Markierungen, die Fachleuten bekannt sind.probes which are useful in a sample delivery system may include a be any nucleotide-binding compound, e.g. a riboprobe, a polynucleotide or a PNA. Preferably, the probe is complementary to one Target sequence present in the sample. In certain embodiments can Probes also binding proteins or other synthetic constructs be. It is preferred that the probes be detectably labeled are. Preferred labels include radioisotropic, fluorescent or colorimetric labels, enzymatic labels and Molecular weight markers, as well as other useful markers, the experts are known.
Eine besonders bevorzugte Sonde ist eine Peptidnucleinsäure (PNA). PNAs sind DNA-Nachahmer mit einer neutralen Polyamidhauptkette, auf der die Nucleinsäuren-Basen auf dieselbe Weise angebracht sind, wie sie an der Phosphathauptkette der DNA angebracht sind. Siehe z.B. Egholm, et al., Nature, 365:566–568 (1993); Oerum, et al., Nucl.Acids Res., 23: 5332-36 (1993); Practical PNA: Identifying Point Mutations by PNA Directed PCR Clamping, PerSeptive Biosystems Band 1, Ausgabe 1 (1995). Siehe auch die PCT-Veröffentlichungen EP 92/01219, EP 92/01220 und die US 92/10921, die hierin durch Bezug aufgenommen werden. Peptidnucleinsäuresonden bilden typischerweise stabilere Duplexe mit DNA, verglichen mit DNA/DNA-Duplexen. Zusätzlich kann, weil PNA/DNA-Komplexe einen höheren thermischem Schmelzpunkt aufweisen als die analogen DNA/DNA-Duplexe, eine Verwendung von PNA-Sonden die Reproduzierbarkeit von Blottingassays verbessern. Peptidnucleinsäure-Synthone und -Oligomere sind im Handel erhältlich. (PerSeptive Biosystems, Inc., Framingham, MA).A Particularly preferred probe is a peptide nucleic acid (PNA). PNAs are DNA mimics with a neutral polyamide backbone, on the the nucleic acid bases are attached in the same way as they are on the phosphate backbone the DNA are attached. See, e.g. Egholm, et al., Nature, 365: 566-568 (1993); Oerum, et al., Nucl. Acids Res., 23: 5332-36 (1993); Practical PNA: Identifying Point Mutations by PNA Directed PCR Clamping, PerSeptive Biosystems Volume 1, Issue 1 (1995). See also the PCT publications EP 92/01219, EP 92/01220 and US 92/10921, which are incorporated herein by reference be recorded. Peptide nucleic acid probes typically form more stable duplexes with DNA compared to DNA / DNA duplexes. In addition, because PNA / DNA complexes a higher one thermal melting point than the analog DNA / DNA duplexes, a use of PNA probes the reproducibility of blotting assays improve. Peptide nucleic acid synthons and oligomers are commercially available. (PerSeptive Biosystems, Inc., Framingham, MA).
Wie hierin verwendet, soll der Term "detektierbare Einheit" jegliche geeignete Markierung bedeuten, einschließlich aber nicht darauf beschränkt, Enzyme, Fluorophore, Biotin, Chromophore, Radioisotope, gefärbte Teilchen, elektrochemische, chemisch modifizierende oder chemilumineszierende Einheiten. Eine im Augenblick bevorzugte detektierbare Einheit ist eine fluoreszierende Einheit. Übliche fluoreszierende Einheiten umfassen: Fluorescein, Cyaninfarbstoffe, Cumarine, Phycoerythrin, Phycobiliproteine, Dansylchlorid, Texasrot und Lanthanidkomplexe. Natürlich sind die Derivate von diesen Verbindungen, die Fachleuten bekannt sind, auch als übliche fluoreszierende Einheiten eingeschlossen.As used herein, the term "detectable Unity "any suitable label, including, but not limited to, enzymes, Fluorophores, biotin, chromophores, radioisotopes, colored particles, electrochemical, chemically modifying or chemiluminescent units. A currently preferred detectable moiety is a fluorescent Unit. Usual fluorescent Units include: fluorescein, cyanine dyes, coumarins, phycoerythrin, Phycobiliproteins, dansyl chloride, Texas red and lanthanide complexes. Naturally are the derivatives of these compounds known to those skilled in the art are, as usual including fluorescent moieties.
Eigenschaftsmodifiziermarkierungen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Ladungsmodifiziermarkierungen, die die elektrophoretische Beweglichkeit eines Reagens ändern können, und die Bioerkennungs- oder chemischen Erkennungsmarkierungen, die eine verbesserte analytische Selektivität fördern. Bevorzugte Eigenschaftsmodifiziermarkierungen sind Massenmodifiziermarkierungen, wie z.B. Massenkennzeichen. Bevorzugte Ladungsmodifiziermarkierungen sind im Stand der Technik bekannt, z.B. siehe das US-Patent No. 5,630,924, das hierin durch Bezug aufgenommen wird.property modification include, but are not limited to, charge modifier tags, which can change the electrophoretic mobility of a reagent, and the bio-recognition or chemical identification markers that a promote improved analytical selectivity. Preferred Property Modification Markers are mass modification labels, e.g. Mass characteristics. preferred Charge modifying labels are known in the art, e.g. see US Pat. 5,630,924, incorporated herein by reference becomes.
Mit
Bezug auf
Z.B.
ist, wie in
Im
ersten Fall, wo das zweite Temperaturregelgerät
Im
zweiten Fall, wo sich das zweite Temperaturregelgerät
Z.B.
ist in
Die
Zone, die mit dem Buchstaben "B" bezeichnet ist,
ist ein Wärmeisolationsgebiet,
wo der Kanal
Mikrochips mit Kanälen können in großen Mengen von einem Festkörpersubstratmaterial konstruiert und gefertigt werden, das leicht sterilisiert werden kann. Quarzglas ist wegen der gut entwickelten Technologie, die seine genaue und effiziente Fertigung ermöglicht, ein bevorzugtes Substratmaterial, aber andere Materialien können verwendet werden, einschließlich Polymere, wie z.B. Polytetrafluorethylen. Die Känale können von einem Quarzglassubstrat durch die verschiedensten maschinellen Mikrobearbeitungsverfahren, die Fachleuten bekannt sind, kostengünstig in großen Mengen gefertigt werden. Die maschinellen Mikrobearbeitungsverfahren, die verfügbar sind, umfassen Filmablagerungsprozesse, wie z.B. Schleuderbeschichtung und chemisches Aufdampfen, Laserfertigungs- oder fotolithografische Techniken, wie z.B. UV- oder Röntgenstrahlprozesse, oder Ätzverfahren, die durch entweder nasschemische Prozesse oder Plasmaprozesse durchgeführt werden können. (Siehe z.B. Manz, et al., Trends in Analytical Chemistry 10: 144–149 (1991).) Jedoch können andere Fertigungslösungswege verwendet werden.microchips with channels can in large amounts from a solid substrate material designed and manufactured, which are easily sterilized can. Quartz glass is because of well-developed technology that its accurate and efficient fabrication enables a preferred substrate material, but other materials can can be used, including Polymers, e.g. Polytetrafluoroethylene. The channels can pass through a quartz glass substrate the most diverse machine micromachining processes, the Experts are known, inexpensive in big Quantities are manufactured. The machine micromachining process, the available Film deposition processes, such as e.g. spin coating and chemical vapor deposition, laser fabrication or photolithographic techniques, such as. UV or X-ray processes, or etching process, which are performed by either wet-chemical processes or plasma processes can. (See, e.g., Manz, et al., Trends in Analytical Chemistry 10: 144-149 (1991).) However, you can other manufacturing solutions be used.
Kanäle von variierenden Breiten und Tiefen können mit mikrodimensionierten Abmessungen gefertigt werden. Eine maschinelle Mikrobearbeitung liefert auch ein einfaches Mittel, um zu ermöglichen, dass eine Mehrzahl von Kanälen gefertig werden und in gegenseitige Beziehung, d.h. in Fluidverbindung, miteinander gebracht werden. Es sollte ersichtlich sein, dass ein Kanal der Erfindung keine konsistente Längsachse aufweisen mag. D.h., ein Kanal kann mehrere offene Enden aufweisen, um die Einführung von mehreren Proben und/oder Reagenzien zum Kanal zu ermöglichen. Zusätzlich kann ein Kanal der Erfindung ein verschlossenes Ende aufweisen, das in Verbindung mit mehreren anderen Kanälen steht, wodurch ein gemeinsames verschlossenes Ende bereitgestellt wird, das in Verbindung mit einem Temperaturregelgerät steht, das gleichzeitig eine Bewegung einer Flüssigkeit in den Kanälen fördert. Demgemäß sind viele verschiedene Konstruktionen und Layouts von Kanälen möglich, abhängig von der speziellen Anwendung. Natürlich gelten diesselben Konstruktionsprinzipien für Kapillaren. Jedoch werden komplizierte Konstruktionen vorzugsweise maschinell mikrobearbeitet.Channels of varying Widths and depths can be manufactured with mikrodimensionierten dimensions. A machine Micromachining also provides a simple means to enable that a plurality of channels be manufactured and in mutual relationship, i. in fluid communication with each other to be brought. It should be apparent that a channel of Invention no consistent longitudinal axis like to have. That is, a channel may have multiple open ends, to the introduction of allow multiple samples and / or reagents to the channel. additionally a channel of the invention may have a closed end, which is in conjunction with several other channels, creating a common provided in a closed end, in conjunction with a Temperature control device stands, which simultaneously promotes movement of a liquid in the channels. Accordingly, many are different constructions and layouts of channels possible, depending on the specific application. Naturally apply the same design principles for capillaries. However, will complicated constructions are preferably micromachined by machine.
Die Kanäle können unter Verwendung von Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, umschlossen werden. Z.B. können die Kanäle umschlossen werden, indem ein anderes ebenes Substrat über die geätzte oder eingeprägte Seite des mikroverfertigten Substrat gebunden wird. Wenn das umschlossene Substrat dünn ist, überträgt es Wärme schnell, selbst wenn es aus einem thermisch isolierenden Material besteht. Bevorzugte Dünnfilmmaterialien zum Umschließen von mikroverfertigten Merkmalen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Polyimid (z.B. Kapton®), Mylar (z.B. MonoKote), Polyethylen, Teflon, Glas und Laminate und Verbundwerkstoffe von diesen Materialien. Wenn für die Anwendung gewünscht, können Reagenzien auf die Wände der Kanäle abgelagert und getrocknet werden, bevor die Kanäle umschlossen werden.The channels may be enclosed using techniques known in the art. For example, the channels may be enclosed by bonding another planar substrate over the etched or embossed side of the microfabricated substrate. When the enclosed substrate is thin, it transfers heat quickly even if it is made of a thermally insulating material. Preferred thin film materials for enclosing microfabricated features include, but are not limited to, polyimide (eg Kapton ®), Mylar (eg MonoKote), polyethylene, Teflon, glass, and laminates and composites of these materials. If desired for the application, reagents can be deposited on the walls of the channels and dried before enclosing the channels.
Die Breite und Tiefe eines mikroverfertigten Kanals kann eingestellt werden, um Funktionen zu fördern, wie z.B. Lösungsmischen, Lösungsabsondern, thermische Isolation und Zwischenkanalmanifoldbildung. Zusätzlich können mikroverfertigte Mehrschichtprobenabgabesysteme die Funktionalität des Probenabgabesystems durch Integration von anderen Kanalstrukturen oder integrierten elektronischen Geräten durch Fachleuten bekannte Verfahren erhöhen. Registriermerkmale können auch in das Substrat eingeprägt werden, um Zusammenbau- und Roboterhandhabungsfunktionen zu fördern.The Width and depth of a microfabricated channel can be set to promote functions, such as. Solution mixing, Lösungsabsondern, thermal insulation and interchannel manifold formation. Additionally, microfabricated multilayer sample delivery systems the functionality the sample delivery system by integration of other channel structures or integrated electronic devices known by those skilled in the art Increase procedure. Registration features can also imprinted in the substrate be used to promote assembly and robotic handling functions.
Außerdem kann das Quarzglassubstrat, das verfertigte Kanäle enthält, mit einer dünnen anodisch gebundenen Glasabdeckung bedeckt und abgedichtet werden. Andere durchsichtige oder opake Abdeckungsmaterialien können verwendet werden. Alternativ können zwei mikroverfertigte Quarzglassubstrate in Sandwichbauweise angeordnet werden, oder ein Quarzglassubstrat kann zwischen zwei Glasabdeckungen eingefügt werden. Die Verwendung einer transparenten Abdeckung führt zu einem Fenster, was ein dynamisches Betrachten der Kanalinhalte fördert und ein optisches Probenehmen der Kanäle entweder visuell oder durch eine Maschine ermöglicht.In addition, can the quartz glass substrate, containing machined channels, with a thin anodic bond Covered and sealed glass cover. Other transparent or opaque cover materials can be used. alternative can two microfabricated quartz glass substrates sandwiched or a quartz glass substrate can be placed between two glass covers added become. The use of a transparent cover leads to a Windows, which promotes a dynamic viewing of the channel contents and optical sampling of the channels either visually or through a machine allows.
Die Verwendung von mikroverfertigten Kanälen in einem Festkörpersubstrat, wie oben beschrieben, liefert viele Vorteile. Die Abmessungen und die Form der Kanäle können für Prozesse oder Funktionen eingestellt werden, denen nicht leicht unter Verwendung von Kapillaren eines einzigen Durchmessers entsprochen wird. Z.B. können in einen Kanal gezogene Lösungen, die zu Beginn durch eine Blase abgesondert sind, gemischt werden, wenn die Lösungen zu einem Gebiet des Kanals transportiert werden, das einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Alternativ können Kanäle mit verringertem Durchmesserbereichen gefertigt werden, um den Wärmeübertragungskoeffizienten von einem Abschnitt des Kanals zu einem anderen zu verringern.The use of microfabricated channels in a solid state substrate as described above provides many advantages. The dimensions and shape of the channels can be adjusted for processes or functions that are not easily met using capillaries of a single diameter. For example, solutions drawn into a channel which are initially separated by a bubble may be mixed as the solutions are transported to a region of the channel having an increased diameter has. Alternatively, channels with reduced diameter ranges can be fabricated to reduce the heat transfer coefficient from one portion of the channel to another.
Zusätzlich ermöglichen mikroverfertigte Kanäle, dass eine Reagenslösung leicht in einem Gebiet eines nicht umschlossenen Kanals abgelagert wird und anschließend getrocknet wird, um das Reagens im Kanal zurückzulassen, bevor der Kanal mit einem umschließenden Substrat umschlossen wird. Außerdem können mehrschichtige mikroverfertigte Strukturen gebildet werden, die die Funktionalität des Probenabgabesystems durch Kanalmanifoldbildung oder durch Integration von elektrischen Komponenten in das Probenabgabesystem unter Verwendung von Fachleuten bekannten Verfahren erhöhen. In anderen Ausführungsformen können Registriermerkmale auf das Substrat geätzt oder geformt werden, um eine Ausrichtung des Substrats mit anderen Instrumentkomponenten oder anderen Schichten des Probenabgabesystems zu ermöglichen, wodurch die Ausrichtung und Handhabung der Substrate in einem automatischen Robotersystem vereinfacht wird. Sämtliche obigen Merkmale tragen dazu bei, die Kompliziertheit des Abgabesystems der Erfindung zu verringern, indem ein einziges Festkörperabgabesystem bereitgestellt wird, das ein Array von Kanälen enthält, die leicht und wirkungsvoll gehandhabt werden können.Additionally allow microfabricated channels, that a reagent solution is easily deposited in an area of an unclosed channel and subsequently is dried to leave the reagent in the channel before the channel with an enclosing Substrate is enclosed. Furthermore can multilayer microfabricated structures are formed, the the functionality the sample delivery system by channel manifold formation or by integration of electrical components in the sample delivery system using skilled persons increase known methods. In other embodiments can Registration features are etched or molded onto the substrate to an alignment of the substrate with other instrument components or other layers of the sample delivery system, whereby the alignment and handling of the substrates in an automatic Robot system is simplified. All the above features bear to reduce the complexity of the delivery system of the invention, by a single solid-state delivery system which contains an array of channels that are light and effective can be handled.
In seinem breitesten Aspekt sind die Verfahren der Erfindung auf eine Verwendung eines Probenabgabesystems gerichtet, das oben beschrieben ist, um eine Aliquote einer Probe zu einer gewünschten Stelle einzutragen. Das Volumen von Fluid in einer Kapillare wird durch die Temperatur des Fluids in der Kapillare moduliert. Vorzugsweise ist das Fluid ein Gas. Jedoch kann das Fluid eine inerte Flüssigkeit sein. Ohne Rücksicht darauf ist das Volumen und der Druck des thermisch expandierbaren Fluids das Mittel, das verwendet wird, um eine Probe in die Kapillare und aus sie heraus zu bewegen.In In its broadest aspect, the methods of the invention are one Directed use of a sample delivery system described above to enter an aliquot of a sample to a desired location. The volume of fluid in a capillary is determined by the temperature of the fluid in the capillary is modulated. Preferably, the fluid is a Gas. However, the fluid may be an inert liquid. Regardless on it is the volume and pressure of the thermally expandable Fluids the agent that is used to sample into the capillary and move out of it.
Die
Vorzugsweise
ist das Volumen einer Probe, die in die Kapillare eingetragen wird,
eine zuvor ausgewählte
oder zugemessene Aliquote, die typischerweise durch die Zeit, die
die Kapillare
Alternativ können die Probe und Reagenslösungen durch nichtthermische Mittel in eine Kapillare eingeführt und/oder zugemessen werden. Z.B. kann ein Hilfs-Volumenregelgerät in Fluidverbindung mit einer Kapillare verwendet werden, um ein vorbestimmtes Aliquot einer Lösung in die Kapillare einzuführen. Ein anderes Beispiel ist die Verwendung von Kapillarwirkung, um einen Teil der Kapillare zu füllen. Mit der richtigen Konstruktion kann eine vorbestimmte Menge von Lösung in die Kapillare über Kapillarwirkung eingeführt werden, um ein zugemessenes Aliquot zu liefern. Außerdem können mit einer Kapillare mit mehreren offenen Enden und Einführunterkanälen mehrere Lösungen zu einer Kapillare gleichzeitig und in zugemessenen Mengen eingeführt werden. Anschließend an einen Eintritt der Lösung in die Kapillare können thermisch betätigte Volumenänderungen in der Kapillare, wie oben erörtert, verwendet werden, um die Probe und/oder Reagenzien zu anderen Gebieten der Kapillare zu transportieren.Alternatively, the sample and reagent solutions may be introduced and / or metered by nonthermal means into a capillary. For example, an auxiliary volume control device in fluid communication with a capillary may be used to introduce a predetermined aliquot of a solution into the capillary. Another example is the use of capillary action to fill part of the capillary. With the proper construction, a predetermined amount of solution may be introduced into the capillary via capillary action to provide a metered aliquot. In addition, with a capillary having multiple open ends and introduction subchannels, multiple solutions may be co-extruded into a capillary tig and in measured quantities. Subsequent to entry of the solution into the capillary, thermally actuated volume changes in the capillary, as discussed above, may be used to transport the sample and / or reagents to other areas of the capillary.
In
gewissen bevorzugten Ausführungsformen,
wie in den
Alternativ
können
mit dem geeigneten System und Anwendung die Reaktionsprodukte
Eine andere Technik, die unter Verwendung eines Probenabgabesystems der Erfindung angewandt werden kann, ist als "Blasenabsonderung" bekannt. Ein Aliquot einer Ausgangsprobe wird in eine Kapillare gezogen, die Kapillare wird von der Ausgangsprobe entfernt und dann in eine zweite Probe gesetzt. Die zweite Probe kann eine Lösung von Reagenzien sein. Bei weiterem Kühlen des Gases, das in der Kapillare in der Nähe des verschlossenen Endes eingefangen ist, wird die zweite Probe (oder Reagenzien) in die Kapillare gezogen und beginnt damit, sich mit der Ausgangsprobe an ihrer Grenzfläche zu mischen. Abhängig von vielen Faktoren kann das Mischen der zwei Proben gesteuert werden. Jedoch kann die Einführung der zweiten Probe in die Kapillare anschließend daran erfolgen, dass ein Volumen von Gas zuerst in die Kapillare gezogen wird, was eine "Blase" zwischen der ersten Probe und der zweiten Probe erzeugen würde. Dies ist "Blasenabsonderung", da eine Luftblase die zwei Flüssigkeiten, die in die Kapillare gezogen werden, trennt und ihr Mischen verhindert. Demgemäß können auf Grundlage der zuvor erwähnten Techniken und anderen, die Fachleuten bekannt sind, die unterschiedlichsten nützlichen Prozeduren kontrolliert und implementiert werden, um den speziellen Erfordernissen eines experimentellen Protokolls oder Anwendung zu entsprechen.A another technique using a sample delivery system of the invention can be applied is known as "bladder secretion". An aliquot a source sample is drawn into a capillary, the capillary is removed from the starting sample and then placed in a second sample. The second sample may be a solution of reagents. Upon further cooling of the gas in the Capillary nearby of the closed end becomes the second sample (or reagents) is drawn into the capillary and begins to move to mix with the starting sample at its interface. Depending on Many factors can control the mixing of the two samples. However, the introduction may the second sample into the capillary then make that a Volume of gas is first drawn into the capillary, causing a "bubble" between the first Sample and the second sample. This is "bladder secretion" because of a bubble the two liquids, which are drawn into the capillary, separating and preventing their mixing. Accordingly, on Basis of the aforementioned Techniques and others that are known to professionals, the most diverse useful Procedures are controlled and implemented to the special Requirements of an experimental protocol or application too correspond.
Z.B.,
wenn die Lösungen
mit abgesonderten Blasen (entweder Proben und/oder Reagenzien) zu einem
Gebiet der Kapillare transportiert werden, wo der Kapillardurchmesser
ansteigt, bildet die Blase nicht länger eine wirkungsvolle Barriere
zwischen den zwei Lösungen,
und die Lösungen
treten miteinander in Kontakt und können sich mischen. Diese Anwendung
einer "Blasenabsonderung" ist in
Um eine Automatisierung der Verfahren, die hierin beschrieben sind, zu unterstützen, ist ein anderer Aspekt der Erfindung ein wissenschaftliches Instrument, das die oben beschriebenen Probenabgabesysteme enthält. Die wissenschaftliche Vorrichtung ermöglicht die wirkungsvolle Automatisierung der Systeme der Erfindung mit ihren Hilfsgeräten und -ausrüstung. Die wissenschaftliche Vorrichtung ermöglicht auch, dass andere Vorrichtungen mit den Abgabesystemen der Erfindung verbunden werden, um zu ermöglichen, dass eine funktionale Konstruktion den Endbenutzererfordernissen entspricht. Z.B. können Analyseninstrumente mit einem wissenschaftlichen Instrument der Erfindung verbunden sein, um eine Analyse von Proben, z.B. zu gegebenen Zeiten im Reaktionszyklus, zu ermöglichen. Analyseninstrumente, die in der Erfindung nützlich sind, sind Fachleuten wohlbekannt und umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Massenspektrometrieinstrumente, Chromatographiesysteme und verschiedene Detektionsinstrumente, wie z.B. Ultraviolett-, Infrarot-, Fluoreszenz- und Brechungsindex-Detektoren.To assist in automating the methods described herein, another aspect of the invention is a scientific instrument incorporating the sample delivery systems described above. The scientific apparatus enables the efficient automation of the systems of the invention with their auxiliary equipment and equipment. The scientific device also allows other devices to be connected to the delivery systems of the invention to enable a functional design to meet end-user needs. For example, analytical instruments may be associated with a scientific instrument of the invention to enable analysis of samples, eg at given times in the reaction cycle. Analytical instruments useful in the invention are well known to those skilled in the art and include, but are not limited to, mass spectrometry instruments, chromatographic systems and various detection instruments, such as ultraviolet, infrared, fluorescence and refractive index detectors.
Andere nichtbeschränkende Beispiele für Hilfsinstrumente, die in der Erfindung nützlich sind, umfassen Diagnoseinstrumente zur Durchführung von Assays und Synthetisiervorrichtungen zur Automatisierung der Produktion von speziellen Verbindungen, um Teil einer Probe zu werden. Solche Synthetisiervorrichtungen umfassen diejenigen, die kombinatorische Synthesen ausführen können, die das Screenen von Bibliotheken von Verbindungen mit den Abgabesystemen der Erfindung ermöglichen. Sämtliche obigen Instrumente und Geräte können von Hand schrittweise betrieben werden. Jedoch wird eine Vollautomatisierung bevorzugt. Wie für einen Fachmann ersichtlich ist, umfasst eine Automatisierung vorzugsweise einen Mikroprozessor und/oder Computer, der verschiedene Aspekte der Verfahren der Erfindung steuert, aber typischerweise mindestens in Verbindung mit dem Temperaturregelgerät steht.Other non-limiting Examples of auxiliary instruments, useful in the invention include diagnostic tools for performing assays and synthesizers to automate the production of special compounds, to become part of a sample. Such synthesizing devices include those that can perform combinatorial syntheses that screening libraries of compounds with the delivery systems enable the invention. All above instruments and devices can from Hand operated step by step. However, a full automation prefers. As for a person skilled in the art preferably includes automation a microprocessor and / or computer that has different aspects The method of the invention controls, but typically at least in connection with the temperature control unit.
Nach Vorliegen der Offenbarung des grundlegenden Betriebs und der Grudprinzipien, die der Erfindung zugrunde liegen, erkennt ein Fachmann leicht verschiedene Probenabgabe- und chemische Reaktionsschemata/-protokolle, die in Verbindung mit dieser Erfindung verwendet werden können. Z.B. können mehrere Reaktanten in der Kapillare vorhanden sein, jeder durch eine inerte Zone getrennt. Die Variation von Reaktionstemperaturen könnte durch mehrere Temperaturregler, die benachbart zu jedem Satz von Reaktanten angeordnet sind, oder einen zweiten Temperaturregler gesteuert werden, der mehrere Leitungen aufweist, die entsprechend positioniert sind. Folglich können die verschiedensten chemischen Reaktionen und Prozesse durch das Probenabgabesystem der Erfindung gefördert oder durchgeführt werden, einschließlich aber nicht beschränkt auf PCR.To Existence of the disclosure of the basic operation and the basic principles, which are the basis of the invention, a person skilled in the art will recognize slightly different Sample Delivery and Chemical Reaction Schemes / Protocols Shown In Compound can be used with this invention. For example, can several Reactants may be present in the capillary, each by an inert Zone separated. The variation of reaction temperatures could be increased by several Temperature controllers arranged adjacent to each set of reactants are, or a second temperature controller can be controlled, the more Has lines that are positioned accordingly. consequently can the most diverse chemical reactions and processes through the sample delivery system promoted the invention or performed be inclusive but not limited on PCR.
Ein Probenabgabesystem der Erfindung kann verwendet werden, um eine Probe, eine umgesetzte Probe und/oder andere Reaktionsprodukte an eine Vorrichtung zur Analyse abzugeben. Eine besonders bevorzugte Vorrichtung ist in der in gemeinsamem Besitz befindlichen US-A-6375817 beschrieben.One Sample delivery system of the invention can be used to provide a Sample, a reacted sample and / or other reaction products to a To submit device for analysis. A particularly preferred device is described in commonly owned US-A-6375817.
Die oben angegebene Probeanalysenvorrichtung (oder Probenpfropfenbildungsgerät) weist ein Gehäuse auf, das zwei Kanäle begrenzt, die sich schneiden, um eine Verbindung zu bilden, die eine Bildung eines Probenpfropfens fördert. Anschließend an seine Bildung wird der Probenpfropfen entlang einem von den Kanälen, einem Trennkanal, zu einem Analyseninstrument und/oder zur Trennung der Probe vor einer Detektion in ihre einzelnen Komponenten transportiert.The The sample analyzer (or sample plugger) mentioned above has one casing on, the two channels limited, which intersect to form a connection, the promotes formation of a sample plug. Afterwards its formation becomes the sample plug along one of the channels, one Separation channel, to an analytical instrument and / or the separation of Sample transported before detection in their individual components.
Wie
in
Wie oben angegeben, sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Kanäle auf einem mikroverfertigten Festkörper gebildet, wie z.B. einem Siliciumdioxid- oder Quarzglassubstrat, das in der Form eines Mikrochip vorliegen kann. Jeder Kanal enthält typischerweise ein geeignetes Medium. Der Trennkanal kann ein Medium zum Trennen von Probenkomponenten auf Grundlage ihrer Ladung oder Größe aufweisen. Das Medium kann z.B. Siebmedien umfassen, wie z.B. Polyacrylamid. Jedoch können andere Siebmedien für eine spezielle Anwendung verwendet werden, wie für einen Fachmann ersichtlich ist. Demgemäß kann ein Probenabgabesystem, das in Verbindung mit einer Probenanalysenvorrichtung verwendet wird, verwendet werden, um eine komplizierte Reaktion, Trennung und Analysenprotokolle, z.B. Immunoassays oder Polynucleotididentifizierungen auszuführen.As As indicated above, in a preferred embodiment, the channels are on one microfabricated solids formed, such. a silica or quartz glass substrate, which may be in the form of a microchip. Each channel typically contains a suitable medium. The separation channel can be a medium for separation of sample components based on their charge or size. The medium may e.g. Sieve media, such as e.g. Polyacrylamide. However, you can other sieve media for a particular application, as will be apparent to one skilled in the art. Accordingly, a Sample dispensing system used in conjunction with a sample analyzer will, be used to a complicated reaction, separation and analysis protocols, e.g. Immunoassays or polynucleotide identifications perform.
Eine
Vorrichtung zur Analyse, die in Verbindung mit einem Probenabgabesystem
der Erfindung verwendet wird, sorgt für die automatische gleichförmige Herstellung
von Probenpfropfen durch die Verwendung von Vakuum und/oder Druck
auf die Probeneinführ-
und Trennkanäle.
Wie in
Ein
Probenabgabesystem der Erfindung, das in Verbindung mit einer Probenanalysenvorrichtung, die
oben beschrieben ist, verwendet wird, sorgt für die schnelle automatische
Analyse von biologischen Proben ohne die komplizierte Maschinerie,
Zeit und biologische Gefährdungsexposition,
die dem Gebrauch von vorhandenen Systeme inhärent ist.
In
der Nähe
des Endes der Trennkanäle
der Mikrochipanordnung befindet sich ein optisches Scanningmodul
Das
als Einheit ausgebildete Gerät
Im
Betrieb wird eine Probe auf die Membran der Probenkarte
Nach
Trocknen der Probe an die Karte, werden die Kartenmembranen dampfbeheizt,
wobei steriles Deionat von der Einheit
Nach
einer geeigneten Reaktionszeit werden die Reaktionsprodukte in den
Probeneinführkanälen der
Mikrochipanordnung
Nach
Ablagerung am Probeneinführkanal der
Mikrochipanordnung manipuliert eine Druck/Vakuum-Einheit
Wenn
die Trennung Elektrophorese beinhaltet, wird nach Bildung des Probenpfropfens
im Trennkanal der Spannungsgenerator
Wenn
die Proben das Ende des Trennkanals erreichen, scannt das optische
Scanningmodul
Nach
Ausführung
der Analyse wird Druck von der Hochdruckpatrone
Verglichen mit der Verwendung von herkömmlichen Volumenregeleinrichtungen, wie z.B. Spritzen und Pumpen, weist ein thermisch gesteuertes Probenabgabesystem der Erfindung weniger bewegliche Teile auf, die verschleißen können oder eine umfassende Wartung erfordern. Außerdem, da das Probenabgabesystem unabhängig von einem Analyseninstrument sein kann, werden andere Vorteile verwirklicht. Z.B. können die Probenabgabekanäle aus kostengünstigen Materialien hergestellt sein, wie z.B. Kunststoffkapillarrohrmaterial, da eine optische Qualität oder integrierte Elektroden nicht erforderlich sind. Demgemäß ist eine Einmalverwendung eines Kanals attraktiv, was einen Reinigungsschritt beseitigen und/oder Querverunreinigung beseitigen kann.Compared with the use of conventional Volume control devices, such as Spraying and pumping, instructs thermally controlled sample delivery system of the invention less movable Parts that wear out can or require extensive maintenance. In addition, because the sample delivery system independently from an analytical tool, other benefits are realized. For example, can the sample delivery channels off inexpensive Be made of materials such. Kunststoffkapillarrohrmaterial, because of an optical quality or integrated electrodes are not required. Accordingly, a One-time use of a channel attractive, which is a cleaning step eliminate and / or eliminate cross-contamination.
Zusätzlich, da die Kanäle typischerweise in einer Analysentechnik nicht direkt verwendet werden, können die Kanäle leicht bewegbar sein und einen höheren Grad an Toleranz zum Positionieren aufweisen. D.h., da das Detektionssystem des Analysengeräts typischerweise stationär bleibt, muss die optische Ausrichtung einer Flüssigkeitsdetektionskapillare während der Analyse einer Mehrzahl von Proben für eine optimale Genauigkeit einmal durchgeführt werden. Weiter, wenn das Probenabgabesystem ein chemisches Reagens enthält und verwendet wird, um eine Reaktion auszuführen, können jegliche teilchenförmigen Stoffe, die vorhanden sind oder während der Reaktion gebildet werden, leicht vor einer Einführung der Reaktionsprodukte zu einem Analysengerät gefiltert werden, wodurch ein Verstopfen und/oder eine ungenaue Analyse verhindert werden. Diese obigen Merkmale ermöglichen, dass eine einfache und kostengünstige Automatisierungsrobotik verwendet wird.In addition, because the channels typically not used directly in an analytical technique, can the channels be easily movable and a higher one Have degree of tolerance for positioning. That is, because the detection system of the analyzer typically stationary remains, must the optical alignment of a liquid detection capillary while the analysis of a plurality of samples for optimal accuracy once performed become. Next, if the sample delivery system is a chemical reagent contains and used to carry out a reaction, any particulates, which are present or during The reaction can be easily formed before the introduction of the Reaction products are filtered to an analyzer, whereby Clogging and / or inaccurate analysis can be prevented. These allow the above features that a simple and inexpensive Automation robotics is used.
Verglichen mit einer Verwendung von Kapillarwirkung, um Chemikalien abzugeben, zu mischen und/oder umzusetzen, zeigt ein Probenabgabesystem der Erfindung, das Druck verwendet, mehrere Vorteile. Die Oberfläche eines Kanals eines Probenabgabesystems der Erfindung kann hydrophil oder hydrophob sein, im Gegensatz zu einer Kapillarwirkungsoberfläche, die eine hydrophile Oberfläche erfordert. Auch mit Bezug auf die Oberfläche des Kanals ist die Reproduzierbarkeit einer Probenlösungszumessung unabhängig von Oberflächencharakteristiken und Probenbestandteilen. Zusätzlich ermöglicht das Probenabgabesystem der Erfindung eine direkte Kontrolle über das Zumessen von Proben und Reagenzien und ermöglicht, dass eine Blasenabsonderung routinemäßig praktiziert wird.Compared with a use of capillary action to deliver chemicals to mix and / or implement, shows a sample delivery system of Invention using pressure has several advantages. The surface of a Channel of a sample delivery system of the invention may be hydrophilic or hydrophobic be, as opposed to a capillary action surface, the a hydrophilic surface requires. Also with respect to the surface of the channel is the reproducibility a Probenlösungszumessung independently of surface characteristics and sample components. additionally allows that Sample delivery system of the invention has a direct control over the Metering samples and reagents and allowing a blistering routinely practiced becomes.
Verglichen mit elektroosmotischem Fluss zur Abgabe, zum Mischen und/oder Umsetzen von Chemikalien, zeigt ein Probenabgabesystem der Erfindung, das Druck verwendet, einige derselben Vorteile, verglichen mit einer Verwendung einer oben erörterten Kapillarwirkung, d.h. Oberflächencharakteristiken und Reproduzierbarkeit einer Lösungszumessung. Außerdem ist das Probenabgabesystem der Erfindung typischerweise in seiner Lösungszusammensetzung zur Durchführung einer Analyse und/oder von chemischen Reaktionen unbeschränkt. D.h. Variablen, wie z.B. pH, Ionenstärke, Pufferzusammensetzung, chemische Zusatzmittel und Lösungsmittel, sind häufig unbeschränkt, abhängig von der speziellen Anwendung. Diese Variablen sind typischerweise beschränkt, damit ein wirkungsvoller elektroosmotischer Fluss auftritt.Compared with electroosmotic flow for delivery, mixing and / or reaction of chemicals, shows a sample delivery system of the invention that Pressure uses some of the same benefits compared to one Use of one discussed above Capillary action, i. surface characteristics and reproducibility of a solution metering. Furthermore the sample delivery system of the invention is typically in its solution composition to carry out analysis and / or chemical reactions. That Variables, such as pH, ionic strength, Buffer composition, chemical additives and solvents, are common unlimited, dependent from the special application. These variables are typical limited, so that an effective electro-osmotic flow occurs.
Deshalb ermöglicht, wie oben beschrieben, die vorliegende Erfindung eine Hochgeschwindigkeitsabgabe von Proben zur Ausführung von mikrodimensionierten Reaktionen und/oder Analyse von biologischen Proben ohne die Kompliziertheit, Zeit, Arbeit und die biologische Gefährdungsexposition herkömmlicher Techniken. Zusätzliche Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung sind bei Betrachtung der vorhergehenden Offenbarung ersichtlich. Demgemäß ist der Bereich der Erfindung nur durch den Bereich der angefügten Ansprüche beschränkt.Therefore allows As described above, the present invention provides high-speed delivery of samples for execution from micro-sized reactions and / or analysis of biological Samples without the complexity, time, labor and biological risk exposure conventional Techniques. additional Aspects and embodiments of the invention are in view of the foregoing disclosure seen. Accordingly, the Scope of the invention limited only by the scope of the appended claims.
Die Erfindung kann in anderen spezifische Formen verwirklicht sein.The The invention may be embodied in other specific forms.
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